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3-D-Spiel: Gamer klären Struktur eines Virus-Enzyms auf

Forscher waren an der Aufgabe gescheitert, nun haben Computerspieler die Struktur eines kompliziert gefalteten Proteins aufgeklärt. Dank einer frei verfügbaren Spielsoftware bauten mehr als hundert Einzelpersonen und Gruppen am 3-D-Modell mit, das neue Aids-Medikamente ermöglichen soll.  

Software Foldit: Falten von Aminosäureketten als Spiel Zur Großansicht
Foldit/ University of Washington

Software Foldit: Falten von Aminosäureketten als Spiel

Im Kampf gegen das HI-Virus setzen Forscher auch auf Medikamente, die sich gezielt an bestimmte Bestandteile des Erregers koppeln und so die weitere Vermehrung und Ausbreitung verhindern. Um solche passgenauen Wirkstoffe entwickeln zu können, muss man jedoch die dreidimensionale Molekülstruktur genau kennen. Und das ist bei aus Hunderten oder Tausenden Aminosäuren bestehenden Proteinen alles andere als einfach.

Nun berichten Wissenschaftler über einen Durchbruch, der ihnen mithilfe von Computerspielern aus der ganzen Welt gelang. Die Gamer nutzten die Software Foldit, mit der sich Moleküle am Computer virtuell als 3-D-Modell zusammenbauen lassen. Virenforscher hatten zuvor vergeblich versucht, mit Computerhilfe die Struktur eines Enzyms aufzuklären, das eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Vervielfältigung des Aids-Virus spielt. Schließlich wandten sie sich an die Foldit-Community - mit Erfolg.

Binnen drei Wochen gelang den Gamern, woran die Forscher seit Jahren gescheitert waren. Mehr als hundert Einzelpersonen und Spielergruppen waren beteiligt. Zwei der Gruppen, die entscheidende Impulse für das Auffinden der Struktur lieferten, werden in dem "Nature"-Fachartikel auch als Autoren genannt: die Foldit Contenders Group und die Foldit Void Crushers Group.

Es ist sehr schwer vorherzusagen, wie genau ein Protein sich faltet. Für eine neu geformte Kette aus Aminosäuren bestehen Tausende oder gar Millionen verschiedene Möglichkeiten. Selbst für ein vergleichsweise kleines Molekül sind bislang aufwendige Berechnungen nötig. Je genauer man aber die molekulare Struktur kennt, umso besser lassen sich treffgenauere Medikamente entwickeln, die an das untersuchte Protein andocken können.

Räumliches Vorstellungsvermögen genutzt

"Wir wollten sehen, ob menschliche Intuition zum Erfolg führt, wo automatisierte Methoden gescheitert sind", sagte Firas Kathib von der University of Washington. Die Spieler hätten mit der Foldit-Software so gute Modelle gebaut, dass die Virenforscher sie nur noch verfeinern mussten, bis die Struktur endgültig feststand.

Spieler können mit der Foldit-Software Aminosäureketten frei drehen. Zu Beginn bekommen sie einfache Aufgaben mit kleinen Molekülen gestellt, später folgen deutlich komplexere Strukturen. Beim Herumspielen mit dem 3-D-Modellen können Spieler sich auch von einer zusätzlichen Software mit dem Namen Rosetta unterstützen lassen.

"Menschen haben ein räumliches Vorstellungsvermögen", sagte Seth Cooper von der University of Washington. Software könne da bislang nicht mithalten. Mit Spielen wie Foldit könne man die Stärken von Menschen und Computern zusammenbringen. Die Spieler seien auch deshalb erfolgreich gewesen, weil sie Teile bekannter Moleküle einfach in das Modell hineinkopiert hätten, um auszuprobieren, ob sie hineinpassen.

Die Forscher wollen den Erfindungsreichtum von Spielern auch zur Lösung vieler anderer wissenschaftlicher Rätsel nutzen. Das bekannteste Crowd-Sourcing-Projekt in der Wissenschaft ist Seti. Die Suche nach Signalen von Außerirdischen in Radiosignalen hat jedoch bislang nicht zum Erfolg geführt. Zuletzt wäre das Projekt sogar fast wegen mangelnder Finanzen eingestellt worden, doch schließlich konnte das Seti-Institut noch einmal 220.000 Dollar einsammeln, um weiterzumachen.

hda

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